單片機液晶屏顯示仿手機鍵盤按鍵字符

1、武漢理工大學單片機應用實踐課程設計課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級：電 信 指導教師： 工作單位： 武 題目: 液晶屏顯示仿手機鍵盤按鍵字符初始條件：（1）Proteus軟件；（2）課程設計輔導書：單片機課程設計指導（3）先修課程：單片機原理，電子設計EDA。要求完成的主要任務:（包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）（1）課程設計時間： 1周；（2）課程設計題目：液晶屏顯示仿手機鍵盤按鍵字符；（3）本課程設計統(tǒng)一技術要求：按照要求題目進行邏輯分析，設計出各模塊邏輯功能，編寫C語言程序，上機調(diào)試、仿真，完成實物，對實驗結果進行分析；（4）課程設計說明書按學?！罢n程設計工作

2、規(guī)范”中的“統(tǒng)一書寫格式”撰寫，并標明參考文獻至少5篇；（5）寫出本次課程設計的心得體會（至少500字）。時間安排：第19周指導教師簽名：年月日系主任（或責任教師）簽名：年月日目錄1.課程設計原理11.1proteus軟件簡介11.2proteus功能特點11.3protues軟件資源豐富22.課程設計要求23. 設計原理及基本元器件介紹33.1 89C51芯片33.2 1602液晶顯示屏33.3矩陣鍵盤44.課程設計思路55.程序源代碼及仿真效果55.1鍵盤矩陣掃描程序55.2 1602液晶顯示仿手機按鍵字符75.3蜂鳴器及定時器設置7圖6（b）定時器流程圖85.4功能鍵處理程序85.4主程

3、序96.仿真及實物107.心得體會138.參考文獻14附錄1：矩陣鍵盤掃描程序15附錄2:1602液晶顯示放手機按鍵字符程序16附錄3：蜂鳴器及定時器程序17附錄4：功能鍵代碼171.課程設計原理1.1proteus軟件簡介Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真

4、正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。1.2proteus功能特點Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：1原理布圖2PCB自動或人工布線3SPICE電路仿真革命性的特點1互動的電路仿真用戶甚至可以實時

5、采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。1.3protues軟件資源豐富1Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個元件庫。2Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生

6、器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。3除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響。4Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。2.課程設計要求本次的課程設計我們做的是1602液晶屏顯示仿手機鍵盤按鍵字符，它的設計要求簡單來說如下所示。電路仿照手機鍵盤在每個按鍵上集成

7、了多個按鍵字符，可選擇輸入電話號碼或英文字符，當選擇號碼輸入時，屏幕顯示“TEL”，直接按下各按鍵時，各鍵位對應的數(shù)字字符將顯示在液晶屏上。當選擇英文輸入時，屏幕提示“ENG”，多數(shù)按鍵上都排有多個字符，當依次按下不同按鍵時，各按鍵的第一個英文字符將直接顯示在液晶屏上，在一個按鍵上連續(xù)按下時如果時間間隔小于1.5秒，可循環(huán)選擇該鍵中其他字符，如果同一按鍵按下時間間隔大于1.5秒，則最近顯示的字符將被確認顯示在液晶屏上，如果在某鍵上連續(xù)快速按下（1.5秒）選擇了某個字符，當快速按下鍵盤中其他的按鍵（1.5秒）時，該鍵上最后選擇的字符將被確認顯示在液晶屏上。3. 設計原理及基本元器件介紹3.1 8

8、9C51芯片(1)器件介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。(2)原件引腳圖如圖1所示：圖1 89C51芯片引腳圖3.2 1602液晶顯示屏（1）元件介紹1602液晶

9、也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字)。（2）引腳圖如圖2所示圖2 1602顯示屏引腳圖3.3矩陣鍵盤本實驗所用鍵盤為仿手機43鍵盤，所以采用的是43的矩陣鍵盤，橫向，縱向分別掃描從而可以引出7個輸入到P1口，矩陣鍵盤采用的復位按鍵有

10、四個管腳，分別為A、B、C、D，AB按下導通，CD按下導通，對角線的管腳按下導通但AC,BD不按下即導通，所以鍵盤的接線接線如圖3所示。圖3 矩陣鍵盤線路連接圖4.課程設計思路 本程序綜合了鍵盤矩陣掃描與1602字符液晶屏顯示功能，仿照手機鍵盤在同一按鍵上集成多個字符輸入功能時，其設計難點在于輸入英文字符時，同鍵時間間隔小于1.5秒的連按處理，而數(shù)字字符由于每鍵均為第一個且僅有一個，因而設計相對簡單的多。 對于英文字符輸入，每當所輸入字符屬同一按鍵時，隨即啟動定時器開始計時，每次計時超過1.5秒時停止計時，主程序中探測到同一按鍵再次按下時，代碼判斷兩次連按的時間間隔是否在1.5秒以內(nèi)，如果在該

11、時間以內(nèi)則認為是循環(huán)選擇同一按鍵上的多個字符，否則將確認輸入最后選擇的字符。主程序在每次確認輸入一個字符后停止定時器且將計時間隔變量tSpan歸零，只有遇到同鍵按下時才啟動定時器。 定時器溢出中斷程序控制tSpan變量累加，當tSpan累加至50時，即超過2.5秒時禁止溢出中斷，如果此時不禁止中斷，繼續(xù)使之累加下去，可能使某次連按過程中一次較長的暫停使計時變量tSpan不斷累加而超過255后，再次從零開始累加計時，本來是一次較長的停頓因此將被誤判為一次較短的時間間隔。 對于鍵盤掃描程序的相關細節(jié)，可參考程序后面所附詳細注釋仔細分析研究。5.程序源代碼及仿真效果5.1鍵盤矩陣掃描程序（1） 思路

12、分析：鍵盤采用的是43的矩陣鍵盤，采用掃描的方式檢測是否有鍵以及那個鍵按下，按行列串行掃描。最后得到結果。（2） 設計框圖如圖4所示：開始橫向掃描是否等于0xFFN縱向掃描是否等于0xFFN無按鍵按下根據(jù)掃描結果判斷按鍵結束圖4 鍵盤矩陣掃描程序設計框圖（3） 程序運行如附錄1所示。5.2 1602液晶顯示仿手機按鍵字符（1） 設計思路：1602液晶顯示采用查表的方式，首先按照鍵值，先進行英文數(shù)字判斷，再按同鍵位內(nèi)部字符索引，輸入緩沖空間。（2） 設計框圖如圖5：開始選擇英文/中文輸入按鍵值查找同一案件的內(nèi)部索引同鍵位連續(xù)按鍵的間隔判定輸出鍵值結束 圖5 按鍵字符顯示框圖（3）程序代碼運行如附

13、錄二所示。5.3蜂鳴器及定時器設置（1) 設計思路：蜂鳴器當按鍵按動時發(fā)出聲音，設定延時時，定時器 定時器溢出中斷程序控制tSpan變量累加，當tSpan累加至50時，即超過2.5秒時禁止溢出中斷，如果此時不禁止中斷，繼續(xù)使之累加下去，可能使某次連按過程中一次較長的暫停使計時變量tSpan不斷累加而超過255后，再次從零開始累加計時，本來是一次較長的停頓因此將被誤判為一次較短的時間間隔。開始（2） 設計流程如圖6所示：開始設置延時50ms有無鍵按下N將tSpan設定為50，即2.5msY報警按鍵間隔大于50？不報警Y結束不置零置零 圖6(a)蜂鳴器流程圖結束圖6（b）定時器流程圖（3）代碼如附

14、錄三所示。5.4功能鍵處理程序（1） 設計思路：設置及一個輸入內(nèi)容標識：標識為一輸入英文，否則為中文。中文英文標識為1？開始（2） 設計框圖如圖7：圖7 功能鍵處理框圖（3）設計程序鍵附錄四所示5.4主程序（1） 設計思路：先設置輸入方式，然后掃描鍵盤看哪個按鍵按下，經(jīng)過延時查表等操作判定輸入字符，然后通過液晶輸出。開始（2） 設計框圖：有按鍵按下時英文判定輸入方式及輸入字符輸出結束圖8 總程序框圖（3）主程序代碼如下所示6.仿真及實物仿真如圖9所示：圖9（2）實物如圖10所示：圖10(a)實物反面圖圖10(b)實物正面圖7.心得體會通過該課程設計，我對單片機這種簡單而又實用的工具有了更深刻的

15、了解，對于線路的焊接也更加的熟練，相對于從前，對于電路的設計也更加的熟練，在仿真開始時，對于proteus的運用十分不熟練，但隨著查閱資料以及詢問同學后，我慢慢的掌握了軟件的運用。在編程時，遇到了很大的問題，C語言運用的不熟練對于課設造成了很大的障礙，但在同學及書記的幫助下，我慢慢的克服了這個困難，將程序編譯出來。在本次課程設計過程中，我有很大的收獲，這不僅僅是理論知識上的完善，而且在自學能力和動手能力上有了新的飛躍，設計中，我感覺到自己知識極度匱乏，上網(wǎng)查閱資料，翻閱各類相關書籍，完全靠自己設計，這讓我的思維邏輯更加清晰。在操作中我基本掌握了proteus的基本知識，為以后進一步的深入學習做

16、好了鋪墊。通過這次的課程設計，我的實踐能力又加強了，對于綜合性的設計以及動手課程不再是那么畏懼了。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但任何事情難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過本次課程設計，我基本上掌握了單片機的基本運用及編程思路，這對于我的成長的價值是非常大的，對于以后的學習也具有莫大的幫助，希望以后能更加努力，將自己的專業(yè)能力提高到更高的高度。8.參考文獻1李廣弟等.單片機基礎M.北京航空航天出版社，2001.2王東峰等.單片機C語言應用100例M.電子工業(yè)出版社，2009.3陳海宴.51單片機原理及應用M.